不同生态类型的海洋桡足类对硅藻的利用与适应的生态遗传学研究

Inorder to describe the definite ecological roles of different ecological habits of marine copepods and their ecological relationships with different kind of diatoms, to understand the coupling mechanism of benthic food web and pelagic one, to perfect the theory of marine food web, the following studies will be conducted on marine pelagic copepod (Acartia pacifica), benthic copepod (Tigriopus japonicus) and four species of unicellular diatom (Skeletonema costatum , Phaeodactylum tricornutum, Nitzschia clostertum and Chaetoceros muelleri ) through the methods of experimental ecology, physiology and biochemistry, and ecogenetics . The contents of the studies are : the effects of single or multiple species of diatom as food for the copepods on the reproduction, development and growth ; the trophic compositions of different diatoms and the copepods fed with these diatoms; the effects of exocrine active substances of different diatoms on the reproduction, development and growth of different ecological habits of copepods; the genetic adaptation of different ecological habits of copepods to different diatoms and its mechanisms.

本研究将以我国沿海常见的浮游桡足类太平洋纺锤水蚤、底栖桡足类日本虎斑猛水蚤和四种浮游硅藻（其中两种单细胞、两种成链状的）为研究对象，采用实验生态、生理生化、生态遗传学的研究方法与手段，开展 "不同的单种硅藻及多种硅藻的混合影响不同生态类型海洋桡足类的繁殖和生长发育"、 " 不同硅藻和以不同硅藻为食的桡足类的营养组成"、"不同硅藻的代谢活性物质影响不同生态类型海洋桡足类的繁殖和生长发育"和 "不同生态类型的海洋桡足类对不同硅藻的遗传适应及其遗传机制"的研究。以期阐明不同生态类型的海洋桡足类与不同硅藻之间确切的生态关系及其在海洋生态系统中的确切作用，以期对底栖食物网与浮游食物网的耦合机制有新的理解和认识，为完善海洋食物链理论提供科学依据。

本项目以太平洋纺锤水蚤(Acartia pacifica)、安氏伪镖水蚤（Pseudodiaptomus annandalei）、日本虎斑猛水蚤（Tigriopus japonicus）、婆罗异剑水蚤（Apocyclops borneoensis）、中肋骨条藻（Skeletonema costatum）、小新月菱形藻（Nitzschia closterium f. minutissima）、牟氏角毛藻(Chaetoceros muelleri)、海洋原甲藻（Prorocentrum micans）、球等鞭金藻（Isochrysis galbana）为研究对象，采用实验生态、生理生化、生态遗传学、蛋白质组学的研究方法对不同类群的海洋微藻影响不同生态类型海洋桡足类的存活、发育和繁殖进行了研究，探讨其相互作用的机制。结果表明，婆罗异剑水蚤、日本虎斑猛水蚤、太平洋纺锤水蚤和安氏伪镖水蚤均可利用所研究的藻类完成整个世代的发育和成体繁殖，但不同藻类对不同种类海洋桡足类的作用具有明显的差异：海洋原甲藻是所研究的几种海洋桡足类的优良饵料，不论在何种浓度下海洋原甲藻均不产生抑制效应；用牟氏角毛藻和球等鞭金藻施喂婆罗异剑水蚤可以获得较好的效果，其它几种微藻在低浓度或高浓度时对婆罗异剑水蚤的发育或繁殖会产生抑制；给日本虎斑猛水蚤投喂高浓度的牟氏角毛藻、中肋骨条藻和海洋原甲藻不会产生抑制效应，日本虎斑猛水蚤的无节幼体对有些浮游微藻浓度的变化是敏感的；球等鞭金藻也是太平洋纺锤水蚤生长和繁殖的好饵料，但牟氏角毛藻对太平洋纺锤水蚤的生长、发育和繁殖具有一定的负面影响；连续五个世代用海洋原甲藻施喂太平洋纺锤水蚤，其存活率具有升高的趋势，说明对饵料环境出现了适应，而此适应是通过无节幼体带动的；用不同浓度海洋原甲藻培养日本虎斑猛水蚤和太平洋纺锤水蚤，两种桡足类均出现有差异表达蛋白，这些差异表达的蛋白与两种桡足类能量代谢、物质运输有关；无论是微藻的种类还是浓度对太平洋纺锤水蚤和安氏伪镖水蚤的谷胱甘肽过氧化物酶的活性没有显著影响，对其超氧化物歧化酶和谷胱甘肽-S转移酶的活性有显著影响，硅藻对这两种哲水蚤的抗氧化酶活性具有诱导作用；太平洋纺锤水蚤谷胱甘肽-S转移酶的活性显著高于安氏伪镖水蚤，表明太平洋纺锤水蚤对微藻的不利影响更为敏感。